CN105263586B - 呼吸防护设备 - Google Patents

Abstract

一种呼吸防护罩，包括柔性袋(2)和加压氧贮存器(3)，该加压氧贮存器包括通向柔性袋(2)的内部容积的出口孔(3)，出口孔(4)由可移除的塞(5)封闭，其特征在于，所述加压氧贮存器(3)在孔(4)的上游包括用于加压气体的通道(6)和能够在所述通道(6)中沿给定的行进方向(A)移动的阀针(7)，所述阀针(7)在行进方向(A)上经受两个对向的力，所述力分别这样产生：一方面，通过贮存器(3)中的气体的压力产生，另一方面，通过返回构件(8)产生，所述阀针(7)具有带确定轮廓的截面，该轮廓可在行进方向(A)上变化以根据所述阀针相对于通道(6)的位置而改变该通道的封闭程度，从而根据时间和根据贮存器(3)中的气体的压力来调节允许经由通道(6)逸出到孔(4)的气体的流率。

Description

呼吸防护设备

技术领域

本发明涉及呼吸防护设备，通常被称为罩。

本发明更具体地涉及呼吸防护罩，其包括用于在使用者头上滑过的柔性袋和加压氧贮存器，该加压氧贮存器包括通向柔性袋的内部容积的出口孔，出口孔通过可移除或可人为破裂的塞子被封闭。

背景技术

这种类型的装置——必须满足标准TSO-C-116a——通常用在飞机上，当机舱的空气恶化时(降压，烟雾，化学剂等)使用。

这些罩必须特别允许飞行机组来解决这个问题，向乘客提供紧急援助，并管理该飞机的可能的撤离。

用于这种装置的技术规范按照服务类别(飞行损伤，防止高空缺氧，地面上的紧急疏散等)来限定。

所述设备需要能够向用户提供足够的氧气以满足使用要求。

所述罩可以特别地既用于在40 000英尺的高度戴上之后两分钟内防止缺氧，又随后在使用的最后几分钟内供给足够的氧气以允许疏散。

已知的呼吸防护设备主要使用两种类型的氧气源：

-化学砖(也被称为“化学氧气发生器”)，其通过燃烧产生氧气(过氧化钾-KO₂，氯酸钠–NaClO₃等)，或

-与校准孔相关联的压缩氧气贮存器。

第一类型允许以一定流率供应氧气，该流率增加直到达到一个相对恒定的水平，然后在燃烧结束时迅速降低。

如果正确设置尺寸，化学氧气发生器类型的发生器可以构成能满足所需的要求的氧气源，但这种解决方案也有一个主要的缺点：氧气发生器的燃烧反应是高度放热的。

其结果是，该装置的外表面温度可能很容易超过200℃，点燃与它接触的任何可燃材料(在意外激活位于飞机货仓中的运输容器中的这种化学氧气发生器之后已经发生致命事故)。

这种类型的装置还具有在启动后需要一定的时间来使氧气流率上升的缺点。这可能需要加入额外的氧气容量进行启动。最后，这些装置需要过滤器以除去由氧气发生反应中产生的杂质。

第二类型(与校准孔相关联的加压氧贮存器)供给的氧气流率与贮存器内部的压力成比例地指数地下降。

使用这种第二类型的罩通常包括允许向个体供氧15分钟的氧气源。这种设备还具有限制罩内部的压力的装置(例如过压溢流阀)。

这种使用在与校准孔相关联的密封的容器中的压缩氧气的技术更安全。然而，为了能够满足某些使用场合(使用结束时大量的氧消耗，例如对应于飞机的紧急疏散)，容器需要的体积对于目标尺寸来说太大。另一解决方案可以是提供高的初始压力(超过250巴)。这产生高的初始流率——例如超过每分钟十标准升(NL/min)——以便能够在使用结束时有足够的流率(例如在使用设备的第十五分钟时超过2NL/min)。过大的氧气流率虽然在提供缺氧保护方面是有利的，但是，如果飞机上有火则是有问题的，因为过量的氧会通过设备的过压安全阀从设备排出，并可能助长火焰。此外，需要尺寸过大的氧气贮存器，这在质量、尺寸和成本方面是主要缺点。

发明内容

本发明涉及使用加压氧气贮存器的罩。

本发明的一个目的是减轻现有技术的上述缺点的全部或一部分。

本发明的一个目的是特别提出一种罩，该罩使得可以在开始使用时供应相对大量的氧气(以防止高空缺氧)，而同时允许在使用结束时(十或十五分钟后)供应足够量的氧气以允许疏散。

为此，根据本发明的罩在根据上述前言给出的其一般定义的其他方面的基本特征在于，加压氧贮存器在孔的上游包括用于加压气体的通道和能够在所述通道中沿确定的行进方向移动的阀针，所述阀针在行进方向上经受两个相对的力，这些力分别由以下产生：一方面，由贮存器中的气体压力产生，另一方面，由返回构件产生，所述阀针具有带确定的轮廓的截面，该轮廓可在行进方向发生变化，以便根据阀针相对于通道的位置改变通道的关闭程度，从而根据时间和根据贮存器中的气体压力调节允许经由通道逸出到孔的气体的流率。

此外，本发明的一些实施例可包括一个或多个下列特征：

-所述阀针的截面在行进方向上具有确定的轮廓，以便按照预定的曲线根据时间和根据贮存器中气体的初始压力来控制允许经由通道逸出到出口孔的气体的流率，

-所述阀针的截面在行进方向上具有确定的轮廓，以便按照一曲线根据时间来控制允许经由通道逸出到出口孔的气体的流率，所述曲线包括当贮存器中的压力介于250巴和100巴之间时输送介于3NL/min和8NL/min之间的第一流率的第一阶段，然后是当贮存器中的压力介于100巴和30巴之间时输送介于2NL/min和5NL/min之间的第二流率的第二阶段，

-所述阀针的截面在行进方向上具有确定的轮廓，以便按照具有相继的基本恒定的水平的曲线根据时间来控制允许经由通道从贮存器逸出到出口孔的气体的流率，也就是说，对于在介于250巴和100巴之间的初始压力下初始存储在贮存器中的气体，所述水平显示了流率下降小于1NL/min，所述水平包括在校准孔开始打开之后的一到五分钟之间的时间段内介于每分钟3和6NL(标准升)之间的第一流率水平，以及在校准孔开始打开之后的5到25分钟之间的时间段内介于每分钟1.6和3NL之间的第二流率水平，

-所述通道在隔离件中形成，该隔离件界定了校准孔和贮存器的内部体积的其余部分之间的中间腔室，所述中间腔室在塞打开时经由校准孔置于外部压力下，

-所述阀针具有能在中间腔室中移动的端部，返回构件被容纳在中间腔室中并对这个端部施加其力，

-所述阀针具有直径在增大/递增的截面，

-所述阀针具有直径在增大的轮廓，该轮廓还具有直径恒定的至少一个部段，

-所述阀针包括含有处于确定压力下的气体的可变形的流体密封胶囊，尤其是测高胶囊(capsule altimétrique)，所述胶囊压靠贮存器的至少一个壁部并根据贮存器内的压力变形，从而根据贮存器中的压力引起阀针在行进方向上的确定的移动，

-柔性袋是流体密封的，

-氧气贮存器被固定到所述柔性袋的基底上，

-氧气贮存器的整体形状是管状，特别是形状设置成C形，以允许其围绕使用者的颈部放置，

-柔性袋的基底形成用于适配使用者颈部周围的柔性膜片，

-所述罩包括与袋的内部连通的CO₂吸收装置，

-袋具有开口，CO₂吸收装置通过该开口定位，

-胶囊由以下材料中的至少一个制成：钢，铜或青铜的合金，

-所述阀针的尺寸设置成使得贮存器中的350巴的压力变化引起阀针在该方向上平移介于1至10mm之间且优选1至4mm之间的距离。

本发明还涉及包括上文或下文所述特征的任意组合的任何替代方法或装置。

附图说明

其他特征和优点将通过参考附图阅读以下说明而变得明显，在附图中：

-图1示出了根据本发明的罩的一个示例的正面示意图，

-图2示出了图1的罩的细节的剖视图，示出了加压氧贮存器的第一实施例，

-图3和4是图2的贮存器的细节的截面放大图，分别处于两个操作配置，

-图5是可经由根据图2的贮存器供应的氧气流率的曲线的示例，

-图6是图1的罩的细节的剖视图，示出了加压氧贮存器的第二实施例，剖视图的两个半部分别对应于两个操作配置，

-图7至9是示出了能用于根据本发明的贮存器中的阀针实施例的三个替代形式的局部示意图。

具体实施方式

图1所示的罩常规地包括柔性袋2(优选流体密封)，其用于滑过使用者的头部。透明观察窗13设置在袋2的前表面上。罩1还包括加压氧贮存器3，该加压氧贮存器例如位于袋2的基底。

常规地，柔性袋2的基底可包括或形成柔性隔膜，其用于围绕使用者的颈部适配以提供密封。

常规地，罩1还可包括CO₂吸收装置(未显示)，该CO₂吸收装置与袋2的内部连通，以便从由用户呼出的空气中除去CO₂。例如，该袋2可包括开口，所述CO₂吸收装置定位成跨越该开口。同样地，可提供另一开口以用于设置成避免袋2中过压的溢流阀14。

如图1所示，氧气贮存器3可以具有管状的整体形状，特别是形状为C，以允许它被放置成围绕使用者的颈部。

如图2所示，容器3包括通向柔性袋2的内部容积的出口孔4，从而向使用者提供纯气态氧或富氧气体。贮存器3还包括至少一个填充孔(为简单起见未显示)。

出口孔4通常由可移除或人为破裂的塞5封闭并且仅在使用时被打开。

例如，当塞5被破坏/拆下时，孔4使外部与贮存器3的内部容积连通。

根据一个有利的特征，加压的(纯的或主要是)氧气的贮存器3在塞5的上游包括用于加压气体的通道6和能够在所述通道中的确定的行进方向A移动的阀针7。优选地，阀针7能够在行进方向A上平移。

如图2至4的示例中可见，通道6可以形成在隔离件16中，该隔离件16界定出口孔4与贮存器3的内部空间的其余部分之间的中间腔室31。该分割隔离件16可以固定在插入贮存器3的一个端部处的壳体上。该壳体可结合易碎的塞5。中间腔室31的体积例如对应于贮存器3的总体积的十分之一到十五分之一。

阀针7可以与定位在通道6的区域中的密封件9协作。

阀针7在方向A上经受两个对向的运动力，这些分别由以下产生：一方面，贮存器3中的气体压力，和另一方面，返回构件8。

例如，贮存器3中的气体压力将阀针7推向出口孔4而返回构件8(例如压缩弹簧)将阀针7在反方向向后推。因此，阀针7可包括端部17，其能够在中间腔室31中移动，弹簧8将其力施加到该端部。

阀针7的截面具有确定的轮廓10，其可在行进方向A上变化以根据其相对于通道6的位置而改变通道的闭合程度。该轮廓10——其在行进方向A上可具有纵向凹槽——配置成调节允许经由通道6逸出到当塞5被去除时打开的出口孔4的气体的流率。

这样，阀针7的截面在行进方向A上具有确定的轮廓，以便按照随时间变化且随贮存器3中的初始压力变化的预定曲线来控制允许经由通道6逸出到出口孔4的气体的流率。

例如，阀针7的截面在行进方向A上具有确定的轮廓10，该轮廓被确定成用于根据一曲线控制允许逸出的气体的流率，该曲线包括当贮存器中的压力介于250巴和100巴之间时输送介于3NL/min和8NL/min(NL＝标准升)之间的第一流率的第一阶段，然后是当贮存器3中的压力介于100巴和30巴之间时输送介于2NL/min和5NL/min之间的第二流率的第二阶段。

当塞5处于适当位置/就位时，贮存器3容纳加压气体，包括在中间腔室31中(参见图3)。

当塞5被破坏时，孔4使中间腔室31与外部流体连通。中间腔室31以及因而弹簧8则变成处于外部压力下。气体以受控的流率通过在阀针7的轮廓10与通道6的边界之间形成的通道逸出。阀针7通过贮存器中的压力被移动(这个力相对于被压缩的弹簧8的力占优势，参见图4)。

当贮存器3中的气体压力下降时，弹簧8克服气体压力的作用再次移动阀针7(图4中向左)。根据所选择的阀针7被加工成的轮廓10，释放的流动速率可以各种预定的方式演变。

这种根据时间(以秒为单位)供应气体的流率变化的示例(以标准升NL为单位，也就是在确定的温度T＝0℃和压力P＝1atm条件下气体的升数)由图5中的有交叉符号的第一曲线表示。

该第一曲线使用阀针7获得，该阀针的截面在行进方向A上有确定的轮廓。该曲线产生相继的大致恒定的水平，也就是说，对于最初以确定的初始压力存储在贮存器3中的气体，允许经由出口孔4逸出的流率是首先关于确定的第一值大致恒定的(例如每分钟3.2NL，约6分钟)。然后此流率接着下降以到达处于约2NL/分钟的确定值的大致恒定的第二水平(大约25分钟)。

图5以连续的线示出了另一更理论性的流率曲线，可通过根据本发明的装置接近该曲线。该曲线包括在相对高的流率下(例如大约每分钟5.2NL)的短的第一水平(持续大约1至2分钟)，随后流速下降到第二水平(例如每分钟大约1.8NL，持续大约35分钟)，然后再下降。

因此，通过选择阀针7的截面的轮廓，可以确定表示来自贮存器3的气体流率的曲线的整体形状。这意味着气体贮存器2的排空可配置成根据情况或罩1的使用等级来适合使用者的要求(紧急干预时高的初始流量，然后在紧急着陆过程中流率稳定化，以及在排空飞机的阶段高流率)。

如图6所示，阀针7可包括含有确定的压力下的气体的可变形的流体密封胶囊27，特别是测高胶囊。测高胶囊27(也被称为压力高度计)可以由不锈钢、钢或任何其它合适的材料制成。该胶囊27形成容纳在其整个寿命期间处于恒定压力(通常接近真空的压力，例如0.1巴和1巴之间)下的气体的流体密封的空间。容纳在胶囊27中的气体是例如空气。

当贮存器3中的压力较高(例如150巴)时，胶囊27被压缩(参见图6的上半部分)。与此相反，当贮存器3中的压力下降时，容量的体积增大。由反应造成的胶囊体积增大使阀针7移动到更宽的开口位置(参见图6的底部部分(且反之亦然))。

具体地，胶囊27的体积变化使阀针7相对于贮存器1的体部移动并导致阀针7与通道6之间的距离在行进方向A上发生变化。因此通过修改在通道处的开放的截面积而改变流率。

这种机制被用在气动机械氧气调节器中，以便执行高度测量过压功能。它们也可用在汽车行业中以减少制动阶段的吸入。

不同类型的流率分布可以根据阀针7的轮廓而获得。

图7示意性地示出阀针7，其截面可以变化并且具有直径恒定的若干不同部段77。这样的轮廓使得能够获得在三个恒定通道截面之间的通道截面变化。

图8示出具有线性增加的直径的截面的阀针7的轮廓。这使得能获得可根据相对于通道6的位置而变化的通道截面。

图9示出阀针7的轮廓，其包括增大到恒定直径的水平的直径。这样的轮廓使得能获得可根据行进方向A上的位置而变化的通道截面，然后是恒定的通道截面。

当然，可以设想其他轮廓(具有非线性可变直径的截面等)。

图2和6的实施例可包括单个注入孔(优选地远离校准出口孔4并与其对向)。

这些通过示例的方式给出的实施例通过在尺寸设置上提供大量的自由度而允许控制供应到袋2的流率。

此外，可动阀针7不需要在行进方向A上的长的行程；例如，数毫米(例如1至4mm)足以对罩1的所有使用级别(1至4)在15至30分钟的时间内控制流率。

Claims (14)

1.一种呼吸防护罩，包括旨在滑过使用者的头部的柔性袋(2)和加压氧贮存器(3)，该加压氧贮存器包括通向柔性袋(2)的内部容积的出口孔(4)，出口孔(4)由能移除或人为破裂的塞(5)封闭，其特征在于，所述加压氧贮存器(3)在出口孔(4)的上游包括用于加压气体的通道(6)和能够在所述通道(6)中沿确定的行进方向(A)移动的阀针(7)，所述阀针(7)在行进方向(A)上经受两个对向的力，这些力分别这样产生：一方面，通过贮存器(3)中的气体的压力产生，另一方面，通过返回构件(8)产生，所述阀针(7)具有带确定的轮廓的截面，该轮廓能在行进方向(A)上变化以根据其相对于通道(6)的位置而改变该通道的封闭程度，从而根据时间和根据贮存器(3)中的气体的压力来调节允许经由通道(6)逸出到出口孔(4)的气体的流率。

2.根据权利要求1所述的罩，其特征在于，所述阀针(7)具有在行进方向(A)上有确定的轮廓的截面，以便按照预定的曲线根据时间和根据贮存器(3)中的气体的初始压力来控制允许经由通道(6)逸出到出口孔(4)的气体的流率。

3.根据权利要求1或2所述的罩，其特征在于，所述阀针(7)具有在行进方向(A)上有确定的轮廓的截面，以便按照一曲线根据时间来控制允许经由通道(6)逸出到出口孔(4)的气体的流率，所述曲线包括当贮存器(3)中的压力介于250巴和100巴之间时输送介于3NL/min和8NL/min之间的第一流率的第一阶段，然后是当贮存器(3)中的压力介于100巴和30巴之间时输送介于2NL/min和5NL/min之间的第二流率的第二阶段。

4.根据权利要求1或2所述的罩，其特征在于，所述阀针(7)具有在行进方向(A)有确定的轮廓的截面，以便按照具有相继的大致恒定的水平的曲线根据时间来控制允许经由通道(6)从贮存器(3)逸出到出口孔(4)的气体的流率，也就是说，对于在介于250巴和100巴之间的初始压力下初始存储在贮存器中的气体，所述水平显示流率下降小于1NL/min，所述水平包括在出口孔(4)开始打开之后的一分钟到五分钟之间的时间段内介于每分钟3NL和6NL之间的第一流率水平，以及在出口孔(4)开始打开之后的5分钟到25分钟之间的时间段内介于每分钟1.6NL和3NL之间的第二流率水平。

5.根据权利要求1或2所述的罩，其特征在于，所述通道(6)在隔离件(16)中形成，该隔离件界定了出口孔(4)和贮存器(3)的内部容积的其余部分之间的中间腔室(31)，所述中间腔室(31)在塞(5)打开时经由出口孔(4)置于外部压力下。

6.根据权利要求5所述的罩，其特征在于，所述阀针(7)具有能在中间腔室(31)中移动的端部(17)，所述返回构件(8)被容纳在中间腔室(31)中并对该端部(17)施加其力。

7.根据权利要求1或2所述的罩，其特征在于，所述阀针(7)具有直径增大的截面。

8.根据权利要求7所述的罩，其特征在于，所述阀针(7)具有直径增大的轮廓，该轮廓还具有直径恒定的至少一个部段(77)。

9.根据权利要求1或2所述的罩，其特征在于，所述阀针(7)包括含有处于确定压力下的气体的可变形的流体密封胶囊(27)，所述胶囊(27)压靠贮存器(3)的至少一个壁部并根据贮存器(3)内的压力变形，从而根据贮存器(3)中的压力引起阀针(7)在行进方向(A)上的确定的移动。

10.根据权利要求1或2所述的罩，其特征在于，所述柔性袋(2)是流体密封的。

11.根据权利要求1或2所述的罩，其特征在于，所述氧贮存器(3)被固定到所述柔性袋(2)的基底上。

12.根据权利要求1或2所述的罩，其特征在于，所述氧贮存器(3)的整体形状是管状，以允许其围绕使用者的颈部放置。

13.根据权利要求9所述的罩，其特征在于，所述胶囊(27)是测高胶囊。

14.根据权利要求12所述的罩，其特征在于，所述氧贮存器(3)的形状设置成C形。

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